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Zündeinrichtung für automatische Verdampfungsölbrenner
Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündeinrichtung für automatische Verdampfungsölbrenner und im besonderen eine solche, bei der in einer vom Hauptbrennraum getrennten Vorkammer, in welche je eine Zuleitung für Brennstoff und für Verbrennungsluft mündet, mindestens ein elektrischer Glühkörper angebracht ist. Es hat sich gezeigt, dass die bisher bekannten Zündeinrichtungen dieser Art eine relativ geringe Lebensdauer und Betriebssicherheit besitzen, weil sich die Glühkörper während der Zündung im Bereich der Flamme befinden und daher der Aufkohlung, Verkokung, Verrussung und Korrosionsangriff durch aggresive Verbrennungsrückstände unterliegen, so dass sogar Elemente aus Platin kaum über eine Lebensdauer von zwei Jahren hinaus gelangen.
Durch die Erfindung wurde die Aufgabe gelöst, eine Zündeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich durch wesentlich erhöhte Lebensdauer, geringere Störanfälligkeit und grössere Betriebssicherheit auszeichnet.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass der mindestens eine, in der Vorkammer angeordnete, elektrische Glühkörper von oben, vorzugsweise schräg, in die Vorkammer einragt und dass das freie Ende der Glühkörper oberhalb einer Leitfläche liegt, über die der zugeleitete Brennstoff als dünner Film in Richtung des Verbrennungsluftstromes strömt. Bei einer solchen Anordnung kann sich der verdampfte Brennstoff infolge der Blaswirkung der darüberstreichenden Verbrennungsluft erst im Abstand vor den vorderen Enden der Glühkörper entzünden. Alle vorerwähnten negativen Einflüsse der Flamme, welche im Sinne von Betriebsstörungen und verkürzter Lebensdauer wirken, kommen somit in Wegfall. Die bevorzugte paarweise Anordnung der Glühkerzen ergibt eine erhöhte Betriebssicherheit und bewirkt die Wärmezufuhr von zwei Stellen her.
Es ist dabei ein Vorteil, wenn die Leitfläche gegen Wärmeableitung geschützt bzw. selbst schlecht wärmeleitend ausgeführt ist, weil damit die Verdampfung des darauf fliessenden Ölfilmes beschleunigt wird. Vorzugsweise enthält die Vorkammer eine Trennwand, über der die Luft und unter der der Brennstoff in die Vorkammer eintritt und die im Bereich der Glühkerze oder Glühkerzen eine Öffnung besitzt, durch welche der Brennstoff auf die an der oder den Glühkerzen vorbeiführende Leitfläche gelangt. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass eventuelle Zündrückschläge nur jene geringe ölmenge erfassen können, welche sich vor der Öffnung in der Trennwand, also im unmittelbaren Bereich der Glühkerzen befindet.
Um eine geeignete Fliessgeschwindigkeit des Ölfilms auf der Leitfläche zu erzielen, ist diese mit einer geringen Neigung an der oder den Glühkerzen vorbeigeführt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus dem nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläuterten Ausführungsbeispiel der Erfindung hervor.
Fig. 1 zeigt eine in einer Vorkammer angeordnete Zündeinrichtung für einen ölbrenner im lotrechten Schnitt. Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie 11-11 der Fig. 1.
An den Brennertopf-10-des ölbrenners ist über eine rechteckige Öffnung --11-- eine Zündvorkammer --12-- angeschlossen. In diese ragen von oben schräg zwei Dieselglühkerzen - ein, deren aussen liegender Schraubbolzen --14-- zum einpoligen Stromanschluss dient, während die metallische Wandung --15-- der Vorkammer den zweiten darstellt. Der Öffnung --11-- gegenüber münden in die Vorkammer oben eine Zuleitung-16-für die Zündluft
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und darunter eine Zuleitung-17-für den flüssigen Brennstoff.
Der Raum unmittelbar vor den Mündungen dieser Leitungen ist durch eine schräge Trennwand-18-abgeteilt. Der Brennstoff kann erst in der Nähe der Glühkerzen durch eine in der Mitte angebrachte Öffnung--19--in den von der Verbrennungsluft bestrichenen Raum der Vorkammer eintreten und fliesst dann über eine schwach geneigte Leitfläche --20-- gegen den Brenntopf. Zwischen der Leitfläche --19-- und der metallischen Wandung --15-- der Vorkammer ist ein Spalt --21-- vorgesehen, welcher wärmeisolierend wirkt. An Stelle der Isolierung durch einen Spalt kann auch eine andere Wärmeisolationseinrichtung angebracht sein, z. B. eine Doppelwandung.
Die Wirkungsweise der Zündeinrichtung ist folgende :
Die Glühkerzen --13-- werden unter Spannung gesetzt und nach Erreichung einer entsprechenden Zündtemperatur öffnet ein nicht dargestelltes Magnetventil die Brennstoffzufuhr.
Gleichzeitig wird über die Leitung --16-- durch ein Gebläse die Zündluft eingeblasen bzw. durch einen entsprechenden Schornstein angesaugt. Nach dem etwa eine Minute dauernden Erwärmungsvorgang der Glühkerzen bis auf die Zündtemperatur beginnt das Öl in einem dünnen Film auf der Leitfläche --20-- in einem Abstand von 2 bis 3 mm unter den Glühkerzen vorbeizufliessen.
Das Öl erwärmt sich schnell, so dass eine sichere Verdampfung erreicht wird. Die geringe Dicke des Films erfordert eine geringe Erwärmungszeit. Die Neigung der Leitfläche -20-- regelt die Fliessgeschwindigkeit des Brennstoffes unter den Glühkerzen so, dass die Strahlenenergie der Zündelemente ausreicht, um den Brennstoff-Film an der Oberfläche zu verdampfen. Der erzeugte Brennstoffdampf wird durch den Zündluftstrom von den Glühkerzen weggeblasen und entflammt sich erst in einem Abstand von etwa 5 mm nach den Enden der Glühkerzen. Die Glühkerzen --13-- sind im glühenden Zustand ausserhalb des flüssigen oder dampfförmigen Brennstoffes, daher nicht gefährdet und erreichen eine sehr hohe Lebensdauer, so dass damit eine wirklich betriebssichere automatische Zündeinrichtung geschaffen wurde.
Die Zündflamme entwickelt nun eine ausreichende Energie, um den Brennstoff im Brennertopf --10-- sicher zu entzünden. Nach einer mit Sicherheit ausreichenden Zeit, z. B. nach 2, 5 min, wird die Stromzufuhr zu den Zündelementen unterbrochen, so dass sich diese wieder abkühlen.
Da die Zündvorkammer nach Beendigung des Zündvorganges während des Betriebes keine Flamme enthält und daher relativ kalt bleibt, können sich weder Verdampfungsrückstände anlegen, noch eine Verrussung oder eine Verkokung eintreten. Eine solche Zündvorkammer benötigt daher keinerlei Wartung und ist höchst betriebssicher.
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Dadurch und durch geeignete Dimensionierung der Öffnung--19--wird erreicht, dass die Menge des unter den Zündelementen vorbeifliessenden Brennstoffes während des Zündvorganges langsam ansteigt.
Die Zündvorkammer ist unterhalb der Hauptflamme angeordnet und besitzt zweckmässigerweise eine relativ niedrige rechteckige Öffnung gegen den Brennertopf zu, weil auf diese Weise eine Rückstrahlung der Hauptflamme in die Zündvorkammer nach Beendigung des Zündvorganges und während des Betriebes weitgehend verhindert werden kann, so dass in diesem Betriebszustand keine Verdampfung bzw. keine Entflammung des Brennstoffes in der Zündvorkammer eintreten kann.
Die die Zündvorkammer seitlich und oben begrenzenden Wände sind im Bereich der Zündelemente wärmeableitend ausgeführt, damit nach dem Erreichen der Beharrungstemperatur der r Glühkerzen die zulässige Höchsttemperatur derselben nicht überschritten und eine lange Lebensdauer der Glühkerzen gesichert ist.
Die erfindungsgemässe Zündeinrichtung gestattet, durch die Kombination mit Schalteinrichtungen, die, von Thermostaten gesteuert, die Zündelemente aus-und einschalten bzw. die Luft zur Brennstoffzufuhr regeln, die Herstellung eines automatischen Verdampfungsölbrenners, der eine hohe Betriebssicherheit und Wartungsfreiheit erreicht, so dass man den Regelungsbetrieb nicht nur nach dem Gross-Klein-Prinzip, sondern auch nach dem Ein-Aus-Prinzip gestalten kann. Ein solcher Betrieb war bisher nur bei Hochdruck- oder Emulsionsbrennern möglich, nicht aber bei Verdampfungsbrennern für kleinere Heizleistungen, weil die Betriebssicherheit der bisher bekannten Zündeinrichtungen hiefür nicht ausreichte.
Durch Kombination der Zündeinrichtung mit einem Verbrennungsluftgebläse des Verdampfungs- ölbrenners können die Strömungsverhältnisse in der Zündvorkammer und im eigentlichen Brennraum vom Schornsteinzug nahezu unabhängig gemacht werden.
In Kombination mit der erfindungsgemässen Zündeinrichtung können vorteilhaft noch folgende Sicherheitseinrichtungen vorgesehen werden :
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Ein Temperaturüberwachungsschalter am Heizöltank, in oder am Wärmeaustauscher, der bei Eintreten von Gefahr, z. B. bei Überhitzung durch Wärmestauung, die weitere Brennstoffzufuhr verhindert und den Brenner ausser Betrieb setzt, so dass erst nach Beseitigung der Gefahr ein automatisches Wiederzünden möglich ist.
Ferner eine mit der Zündeinrichtung gekuppelte Temperaturüberwachungseinrichtung, die ein Zünden so lange verhindert, bis der Brennraum unter eine die Verpuffung ausschliessende Temperatur abgekühlt ist.
Mit einer Zündeinrichtung nach der Erfindung, insbesondere in Kombination mit den erwähnten Steuerungs- und Sicherheitseinrichtungen können vollautomatisch arbeitende Verdampfungsölbrenner für alle Anwendungsarten, z. B. Ölöfen bzw. Wärmeaustauscher, wie z. B. Lufterhitzer für Warmluftheizungen, Kachelofeneinsätze, Zentralheizungskessel, Warmwasserbereiter, Kombinationskessel für gleichzeitige oder wechselweise Wasser- und Lufterhitzung, Kochherde, Industrieöfen u. dgl. hergestellt werden, was mit den bisher bekannten Zündeinrichtungen nicht im gleichen Ausmass der Fall war. Druckzerstäubungs-Ölbrenner bzw. Emulsions-ölbrenner haben bekanntlich eine untere Leistungsgrenze bei etwa 30000 kcal/h. Unter dieser Leistungsgrenze waren bisher vollautomatische Ölbrenner mit befriedigender Funktion nicht bekannt.
Erst durch die erfindungsgemässe Zündeinrichtung wurde dieser neue Bereich erschlossen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Zündeinrichtung für automatische Verdampfungsölbrenner, bei der in einer vom Hauptbrennraum getrennten Vorkammer, in welche je eine Zuleitung für Brennstoff und für Verbrennungsluft mündet, mindestens ein elektrischer Glühkörper angebracht ist, dadurch ge- kennzeichnet, dass der mindestens eine, in der Vorkammer angeordnete, elektrische Glühkörper (13) von oben, vorzugsweise schräg, in die Vorkammer (12) einragt und dass das freie Ende der Glühkörper (13) oberhalb einer Leitfläche (20) liegt, über die der zugeleitete Brennstoff als dünner Film in Richtung des Verbrennungs-Luftstromes strömt, so dass sich der verdampfte Brennstoff infolge der Blaswirkung der Luft erst im Abstand von dem vorderen Ende der Glühkörper entzünden kann.
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Ignition device for automatic evaporation oil burners
The invention relates to an ignition device for automatic evaporative oil burners and in particular one in which at least one electric incandescent body is attached in an antechamber separate from the main combustion chamber, into which one feed line for fuel and one for combustion air opens. It has been shown that the previously known ignition devices of this type have a relatively short service life and operational reliability, because the incandescent bodies are located in the area of the flame during ignition and are therefore subject to carburization, coking, sooting and corrosion attack by aggressive combustion residues, so that even Elements made of platinum can hardly get past a lifespan of two years.
The invention solves the problem of creating an ignition device of the type mentioned at the beginning, which is characterized by a significantly increased service life, lower susceptibility to failure and greater operational reliability.
According to the invention, this is achieved in that the at least one electric incandescent body arranged in the antechamber protrudes into the antechamber from above, preferably at an angle, and that the free end of the incandescent body lies above a guide surface over which the fed fuel is directed as a thin film of the combustion air stream flows. With such an arrangement, as a result of the blowing effect of the combustion air sweeping over it, the vaporized fuel can only ignite at a distance from the front ends of the incandescent bodies. All of the above-mentioned negative influences of the flame, which act in terms of malfunctions and shortened service life, are thus eliminated. The preferred paired arrangement of the glow plugs results in increased operational reliability and brings about the supply of heat from two points.
It is an advantage if the guide surface is protected against heat dissipation or is itself designed to be a poor conductor of heat, because this accelerates the evaporation of the oil film flowing on it. The prechamber preferably contains a partition, above which the air and below which the fuel enters the prechamber and which has an opening in the area of the glow plug or glow plugs through which the fuel reaches the guide surface leading past the glow plug or plugs. This arrangement has the advantage that possible ignition flashbacks can only detect that small amount of oil which is located in front of the opening in the partition, that is in the immediate area of the glow plugs.
In order to achieve a suitable flow rate of the oil film on the guide surface, this is guided past the glow plug (s) with a slight incline.
Further features and advantages of the invention emerge from the exemplary embodiment of the invention explained in more detail below with reference to the drawings.
Fig. 1 shows an ignition device arranged in an antechamber for an oil burner in a vertical section. FIG. 2 is a section along line 11-11 of FIG. 1.
An ignition pre-chamber --12-- is connected to the burner pot 10 of the oil burner via a rectangular opening --11--. Two diesel glow plugs protrude diagonally into this from above - their external screw bolts --14-- are used for a single-pole power connection, while the metallic wall --15-- of the antechamber represents the second. Opposite the opening 11, a feed line 16 for the ignition air opens into the antechamber at the top
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and below that a feed line 17 for the liquid fuel.
The space immediately in front of the mouths of these lines is divided off by an inclined partition 18. The fuel can only enter the space of the antechamber, which is swept by the combustion air, through an opening in the middle near the glow plugs - 19 - and then flows over a slightly inclined guide surface --20 - towards the brazier. A gap --21-- is provided between the guide surface --19-- and the metallic wall --15-- of the antechamber, which has a heat-insulating effect. Instead of the insulation by a gap, another thermal insulation device can also be attached, e.g. B. a double wall.
The ignition device works as follows:
The glow plugs --13-- are energized and after a corresponding ignition temperature has been reached, a solenoid valve (not shown) opens the fuel supply.
At the same time, the ignition air is blown in via line --16-- by a fan or sucked in through a corresponding chimney. After the glow plugs have heated up to ignition temperature, which takes about a minute, the oil begins to flow in a thin film on the guide surface --20-- at a distance of 2 to 3 mm under the glow plugs.
The oil heats up quickly so that safe evaporation is achieved. The small thickness of the film requires a short heating time. The inclination of the guide surface -20-- regulates the flow rate of the fuel under the glow plugs so that the radiation energy of the ignition elements is sufficient to evaporate the fuel film on the surface. The generated fuel vapor is blown away from the glow plugs by the ignition air flow and only ignites at a distance of about 5 mm after the ends of the glow plugs. When glowing, the glow plugs --13 - are outside the liquid or vaporous fuel, so they are not endangered and have a very long service life, so that a really reliable automatic ignition device was created.
The pilot flame now develops sufficient energy to safely ignite the fuel in the burner pot --10--. After a certain time, e.g. B. after 2.5 minutes, the power supply to the ignition elements is interrupted so that they cool down again.
Since the ignition pre-chamber does not contain any flame after the ignition process has ended and therefore remains relatively cold, neither evaporation residues nor soot or coking can occur. Such an ignition pre-chamber therefore does not require any maintenance and is extremely reliable.
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As a result of this and through suitable dimensioning of the opening - 19 - it is achieved that the amount of fuel flowing past under the ignition elements increases slowly during the ignition process.
The ignition prechamber is arranged below the main flame and expediently has a relatively low rectangular opening facing the burner pot, because in this way a reflection of the main flame into the ignition prechamber can be largely prevented after the end of the ignition process and during operation, so that none in this operating state Evaporation or no ignition of the fuel can occur in the ignition pre-chamber.
The walls delimiting the ignition prechamber on the sides and at the top are designed to dissipate heat in the area of the ignition elements so that the maximum permissible temperature of the glow plugs is not exceeded after the steady-state temperature has been reached and a long service life of the glow plugs is ensured.
The ignition device according to the invention allows, through the combination with switching devices which, controlled by thermostats, to switch the ignition elements off and on or to regulate the air for the fuel supply, the production of an automatic evaporative oil burner which achieves a high level of operational reliability and freedom from maintenance, so that the control mode can be used can design not only according to the big-small principle, but also according to the on-off principle. Such an operation was previously only possible with high pressure or emulsion burners, but not with evaporation burners for lower heating capacities, because the operational reliability of the ignition devices known up to now was not sufficient for this.
By combining the ignition device with a combustion air fan of the evaporation oil burner, the flow conditions in the ignition antechamber and in the actual combustion chamber can be made almost independent of the chimney draft.
In combination with the ignition device according to the invention, the following safety devices can advantageously also be provided:
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A temperature monitoring switch on the heating oil tank, in or on the heat exchanger, which is activated in the event of danger, e.g. B. in the event of overheating due to heat build-up, which prevents further fuel supply and puts the burner out of operation, so that automatic re-ignition is only possible after the danger has been eliminated.
Furthermore, a temperature monitoring device coupled to the ignition device, which prevents ignition until the combustion chamber has cooled below a temperature that precludes deflagration.
With an ignition device according to the invention, in particular in combination with the control and safety devices mentioned, fully automatic evaporative oil burners can be used for all types of application, e.g. B. oil stoves or heat exchangers, such as. B. air heaters for warm air heating, tiled stove inserts, central heating boilers, water heaters, combination boilers for simultaneous or alternating water and air heating, stoves, industrial ovens and the like. Like. Be produced, which was not the case with the previously known ignition devices to the same extent. Pressure atomization oil burners or emulsion oil burners are known to have a lower performance limit of about 30,000 kcal / h. Fully automatic oil burners with a satisfactory function were not previously known below this performance limit.
This new area was only opened up with the ignition device according to the invention.
PATENT CLAIMS:
1. Ignition device for automatic evaporation oil burners, in which at least one electric incandescent body is attached in an antechamber separate from the main combustion chamber, into which a feed line for fuel and for combustion air opens, characterized in that the at least one, arranged in the antechamber, electric incandescent body (13) protrudes from above, preferably at an angle, into the antechamber (12) and that the free end of the incandescent body (13) lies above a guide surface (20) over which the supplied fuel is a thin film in the direction of the combustion air flow flows so that the evaporated fuel can ignite due to the blowing effect of the air only at a distance from the front end of the incandescent body.
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